La plus part des caractéristiques des objets célestes passe par la connaissance des leur distance. La mesure de la distance est FONDAMENTALE dans la connaissance de l’Univers En astrophysique en général la mesure de la distance se fait par pas successifs : Mesure 1 −−−> Etalon Mesure 2 −−−> Etalon Mesure 3 ……. −−−> Etalon Les mesure de base sont des mesures géométriques. Unités de distance : Unité Astronomique Année Lumière Parsec Red Shift : : : : 149.6 106 km 9.46 1012 km 3.26 a.l. modèle dépendant ! • Méthodes de la mécanique céleste - Parallaxe : Effet géométrique sur le “point de vue” des étoiles proches sur le fond des “fixes”. 1 parsec = distance donnant 1’’ de parallaxe sur la base de 1 UA = 3.262 a. l. D[pc] = 1 / θ[ ‘‘] • première mesure Bessel 1838 −> 61 Cygni : 0.3’’ • étoile plus proche : proxima du Centaure : 0.762’’ • HIPARCOS ( satellite ) 1990 : 120 000 étoiles jusqu’a ~500 a.l. • GAIA ( satellite ) 2010 : 109 étoiles, 20 kpc −> Galaxie Projet GAIA distance AL parallax e mvt propre étoile de Barnard 6,1 0,552" 10,31" vitesse tangentiel le km/s 88 étoile de Kapteyn 12,7 0,256" 8,81" 163 nom 9352 Lacaille vitess e radial e km/s -108 vitesse résultant e km/s 139 +245 294 magnitud e 9,7 9 12 6,9" +10 7,4 CD -37° 15 492 15,5 6,09" +24 8,3 61 Cygni 11,1 0,294" 5,21" 84 -64 105 5,6 Wolf 359 8,0 0,429" 4,70" 52 +13 54 13,5 ε Indien 11,2 0,291" 4,69" 76 -40 89 4,7 O2 Eridani A 15,9 0,205" 4,08" 94 -43 104 4,5 Proxima Centauri 4,3 0,762 3,85" 24 -16 29 0,3 Lalande 21185 7,9 4,78" -87 7,6 BD +5° 1 668 12,4 3,73" +22 10,1 8760 Lacaille étoile de Van Maanen 12,5 3,46" +22 6,6 13,2 2,98" +238 12,3 - Methode photometrique : On utilise la variation de la luminosite d’un corps avec la distance Lapparente Lintinseque / (distance)2 Absorption Lintinseque = > chandelle standard Quelques chandelles standard: • • • • • • • RR_Lyrae ( ~ 1 Mpc) −> periode / luminosite Cépheides ( ~ 30 Mpc) −> periode / luminosite Novae (~ 40 Mpc) Amas globulaire (~ 50 Mpc) Nebuleuses (H-II) ( ~ 100 Mpc) Amas Galaxies Super-Novae (SNII et SNIa) (~ 3000 Mpc) Les Céphéides (~ 20 Mpc) Etoiles variables très lumineuses : relation période luminosité Céphéide : étoile variable pulsante très lumineuse (100 a 30000 Soleil) en phase de fusion He Lorsque le He extérieur s’ionise la pression de radiation gonfle l’étoile • Henrietta Leavitt (1868 - 1921) Découvre la relation entre la luminosité des céphéides et leur période de variation d'éclat (1912), => base d'une méthode d'évaluation des distances des amas stellaires et des galaxies. => Il manque un étalonnage PCepheide Luminosité ( Luminosité ) −1 d2 • 1918 Harlow Shapley Etalonnage de la relation de H. Leavitt Amas globulaires Différents types de variables pulsantes Luminosité et magnitude La luminosité stellaire est définie par : Ls = ∫ ∞ 0 Lλ dλ = 4πR 2 s ∫ ∞ 0 Fλ dλ Avec Fλ flux a la longueur d’onde λ au niveau de la surface de étoile et Rs le rayon stellaire. Il est claire que ce que l’on observe est : f λ = ( Rs D) 2 Fλ où D est la distance Terre- étoile et fλ le flux au niveau de la Terre ⇒ Pour connaître Lλ et donc Ls il faut connaître la distance D (il faudra tenir compte des différentes absorptions dans atmosphères et dans le milieu interstellaire. ) Pour le Soleil, on a Lo= 3.86 1026 W et le flux au niveau de la Terre = L0/4πD2 = 1360 Wx m-2 • En astrophysique on utilise plutôt que la luminosité la magnitude apparente: m = - 2.5 Log10 f + Cte • Magnitude apparente entre deux étoiles : m1 – m2 = 2.5 Log10 f2 / f 1 Historiquement le point “zéro” est pour Véga : m (Véga) = 0 • La magnitude dépend de la longueur d’onde. On définit une magnitude bolométrique : magnitude bolometrique = ∫ mλ dλ • De même on distingue souvent la magnitude pour trois regions chromatiques : mU (ultraviolet), mB (bleue) et mV (visuel : proche du jaune) • A fin de normaliser le concept de magnitude, on utilise également en astronomie, la magnitude absolue (M). Celle-ci est définie comme la magnitude apparente (m) qu'aurait le même objet à une distance de 10 parsec de l'observateur (environ 32,6 années lumière ou 3×1014 kilomètres). 2 M = m − 5 Log10(D/10pc) Rs f = F D 2 f10 pc f f10 pc Rs F = 10 pc 2 2 D 10 pc × f = → f10 pc = D 10 pc Échelle des magnitudes apparentes Magnitude Objet céleste -26.8 Soleil -12.6 Pleine Lune -4.4 Luminosité maximale de Vénus -2.8 Luminosité maximale de Mars -1.5 Étoile la plus brillante: Sirius -0.7 Seconde étoile la plus brillante: Canopus +6.0 Étoile la plus faible visible à l'œil nu Quasar +12.6 le plus lumineux +30 Objets les plus faibles visibles par le télescope spatial Hubble